ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ทำไมเสียงนภากัมปนาท จึงมักเกิดขึ้นภายหลังแสงแปลบปลาบ

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เหตุใดนภาจึงกัมปนาท

หลายครั้งที่ได้ยินคำถาม ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร เสียงเปรี้ยงปร้างดังสนั่น มีคำอธิบายอย่างไร

“ ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร ครับ ” หลานชายวัยกำลังหัดเจรจาของฉันไถ่ถามขึ้นมาระหว่างคืนฝนพรำและแสงแปลบปลาบวิ่งพล่านไปทั่วฟ้า ฉันนึกหาคำอธิบายอย่างง่ายที่สุดเพื่อให้เหมาะสมกับวัยของผู้ฟัง แต่ก็เป็นเรื่องยากเกินกว่าที่ตั้งใจไว้

ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า (Thunder) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆกับก้อนเมฆ หรือเกิดขึ้นระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน การเคลื่อนที่ขึ้นลงของกระแสอากาศ (updraft/downdraft) ภายในเมฆคิวมูโลนิมบัส ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในแต่ละบริเวณของก้อนเมฆและพื้นดินด้านล่าง เมื่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตำแหน่งทั้งสองที่มีค่าระดับหนึ่ง จะก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ โดยมีประจุบวกอยู่ทางด้านบนของก้อนเมฆ ประจุลบอยู่ทางตอนล่างของก้อนเมฆ พื้นดินบางแห่งมีประจุบวก พื้นดินบางแห่งมีประจุลบ ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า

ทำความรู้จักกับ “เมฆ” แต่ละประเภท

การเกิดประจุไฟฟ้าในอากาศ

เมื่อท้องฟ้าเต็มไปด้วยก้อนเมฆอันเกิดจากการควบแน่นของละอองน้ำในอากาศ และกระแสลมพัดให้เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้า โมเลกุลน้ำและโมเลกุลอากาศเกิดการเสียดสีกันขณะที่เมฆเคลื่อนตัวไปในอากาศ จึงเกิดประจุไฟฟ้าขึ้นในก้อนเมฆและทวีปริมาณมากขึ้น จนกระทั่งเกิดความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆ ทำให้เกิดการถ่ายเทประจุระหว่างหรือภายในก้อนเมฆ หรือระหว่างก้อนเมฆและพื้นดิน หลักการเกิดฟ้าแลบ ฟ้าผ่า และฟ้าร้อง อธิบายได้ดังนี้

ฟ้าผ่าเกิดจากอะไร, ปรากฏารณ์ทางธรรมชาติ
การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าขณะที่เกิดฟ้าผ่า ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
ภาพประกอบ: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่ด้านบนของก้อนเมฆ ทำให้เกิดแสงสว่างในก้อนเมฆ หรือประจุไฟฟ้าลบบริเวณฐานเมฆก้อนหนึ่งถูกเหนี่ยวนำไปหาประจุบวกในเมฆอีกก้อนหนึ่ง จะมองเห็นสายฟ้าวิ่งข้ามระหว่างก้อนเมฆเรียกว่า “ฟ้าแลบ”

เมื่อประจุลบบริเวณฐานเมฆถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกที่อยู่บนพื้นดิน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าจากก้อนเมฆพุ่งลงสู่พื้นดินเรียกว่า “ฟ้าผ่า” ในทางกลับกัน ประจุลบที่อยู่บนพื้นดินถูกเหนี่ยวนำเข้าหาประจุบวกในก้อนเมฆ มองเห็นเป็นฟ้าแลบจากพื้นดินขึ้นสู่ท้องฟ้า

เมื่อเกิดฟ้าแลบหรือฟ้าผ่า การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในอากาศทำให้อากาศในบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงมากจนขยายตัวอย่างฉับพลัน ส่งผลให้เกิดช็อกเวฟ (Shock wave) ส่งเสียงดังออกมาเรียกว่า “ฟ้าร้อง”

ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน แต่เรามองเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงมีความเร็วมากกว่าเสียง แสงมีอัตราเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วนเสียงมีอัตราเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่านั้น ถ้าเราต้องการทราบว่า ฟ้าแลบหรือฟ้าผ่าเกิดขึ้นห่างห่างจากเราเท่าใด เราสามารถจับเวลาตั้งแต่เมื่อเราเห็นฟ้าแลบจนถึงได้ยินเสียงฟ้าร้องว่าเป็นระยะเวลากี่วินาที แล้วเอาจำนวนวินาทีคูณด้วย 1/3 ก็จะได้เป็นระยะทางกิโลเมตร เช่น ถ้าเราจับเวลาระหว่างฟ้าแลบกับฟ้าร้องได้ 3 วินาที เราจะทราบได้ว่า ฟ้าแลบอยู่ห่างจากเราประมาณ 1/3 x 3 เท่ากับ 1 กิโลเมตร (อ้างอิงจาก: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์)

ฟ้าผ่า, ฟ้าแลบ, ฟ้าร้อง, ฝนฟ้าคะนอง
ตึกสูงต่างๆ มักติดตั้งสายล่อฟ้าไว้เพื่อป้องกันความรุนแรงจากเหตุการณ์ฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ที่ทำอันตรายได้ถึงชีวิต มักเกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่เหนือระดับพื้นดิน ทั้งนี้ เนื่องจากกระไฟฟ้าต้องการทางลัดระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน มีความเชื่อที่ส่งต่อกันมาว่า เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองควรหลีกเลี่ยงการอยู่บนที่แจ้งและการมีสื่อนำไฟฟ้า เช่น สร้อยคอ แท่งโลหะ โทรศัพท์มือถือ แต่ในความเป็นจริงแล้ว โลหะที่สวมใส่อยู่บนร่างกายไม่ได้เป็นสาเหตุของการเกิดฟ้าผ่า พราะว่าการถูกฟ้าผ่า คือ การที่ร่างกายของเราได้ “แสดง” ประจุไฟฟ้าอย่างชัดเจนในพื้นที่นั้นๆ เช่น การไปยืนกลางทุ่งนา หรือยืนกลางลานโล่งแจ้ง

สำหรับการปลูกสร้างอาคารสูงควรติดตั้งสายล่อฟ้าไว้บนยอดอาคารและเดินสายกราวน์ไปยังพื้นดิน เพื่อเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจากอากาศให้รีบผ่านลงสู่พื้นดิน โดยไม่สร้างความเสียหายให้แก่ตัวอาคาร

ในราตรีอันยาวนานของคืนฝนพรำ เด็กชายตัวน้อยหลับไปพร้อมกับเสียงน้ำฝนและแสงแวบวาบ ฉันไม่ได้เล่าถึงปรากฏการณ์ฟ้าผ่าอย่างที่อธิบายมาในข้างต้น แต่เปลี่ยนวิธีการเล่าให้เนื้อเรื่องการเกิดฟ้าผ่าให้เป็นนิทานก่อนนอน ซึ่งฉันหวังใจว่าหลานชายตัวน้อย คงเข้าใจในสิ่งที่เขาตั้งคำถาม


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ไอดินและกลิ่นฝนไอดินและกลิ่นฝน

เรื่องแนะนำ

ความงามอันพรั่นพรึงเมื่อสายฟ้าฟาด

พายุเหล่านี้มีพลังทำลายล้างอันรุนแรง ทว่าก็งดงามจับใจในเวลาเดียวกัน ต้องขอบคุณช่างภาพเหล่านี้ที่ยอมเสี่ยงชีวิตบันทึกความงามของพวกมันมาให้เราได้ชมกัน

พืชลำเลียงน้ำจากรากไปสู่ปลายยอดที่อยู่สูงกว่าได้อย่างไร

” การลำเลียงน้ำของพืช ” จากรากไปสู่ยอดที่อยู่สูงกว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร พืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างอาหารได้เองเรียกว่า “กระบวนการสังเคราะห์แสง” ซึ่งจำเป็นต้องใช้น้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แสง และสารสีเขียวที่เรียกว่า คลอโรฟิลล์ การลำเลียงน้ำของพืช นอกจากพืชต้องการน้ำในการสร้างอาหารแล้ว พืชยังมีการ “คายน้ำ” ซึ่งเป็นกระบวนการที่พืชปล่อยน้ำออกสู่บรรยากาศ การคายน้ำสัมพันธ์กับการดูดน้ำและการลำเลียงน้ำ โดยพืชจะดูดน้ำและลำเลียงน้ำไปยังส่วนต่างๆ ของพืช เพื่อชดเชยน้ำที่คายออกไป นอกจากนี้ การคายน้ำยังช่วยพาความร้อนในต้นพืชออกไปสู่บรรยากาศ เพื่อรักษาอุณหภูมิในต้นไม้ให้เหมาะสมกับการดำรงชีวิต ในท่อลำเลียงน้ำและอาหารของพืชมักประกอบด้วยเซลล์ที่ไม่มีชีวิต จึงไม่สามารถบีบตัวได้เหมือนกับหลอดเลือดของมนุษย์ การลำเลียงน้ำจึงต้องอาศัยคุณสมบัติของน้ำเรื่อง การยึดติด (adhesion) และการเชื่อมแน่น (cohesion) เพื่อลำเลียงน้ำจากรากไปยังส่วนต่างๆ ที่อยู่สูงกว่า การยึดติด หรือ Adhesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับผนังของท่อลำเลียงน้ำ (Xylem) ในต้นไม้ การเชื่อมแน่น หรือ Cohesion คือแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลน้ำกับโมเลกุลน้ำที่อยู่ใกล้เคียง ชมการลำเลียงน้ำของพืชแบบขยายใหญ่ อ่านเพิ่มเติม : ทำไมน้ำแข็งลอยน้ำได้..ความหนาแน่น คือคำตอบ

เฟอร์เรตตีนดำ ได้รับการโคลนเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา

เซลล์ของ เฟอร์เรตตีนดำ จากตัวที่ตายไปเมื่อ 30 ปีที่แล้ว ได้รับการโคลนขึ้นมาอีกครั้ง นับเป็นความหวังสำหรับสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ชนิดนี้ คุณอาจเคยได้ยินชื่อแกะชื่อ “ดอลลี” แต่วันนี้เราขอนำเสนอ “เอลิซาเบธ แอนน์” ซึ่งเป็น เฟอร์เรตตีนดำ นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จการโคลนนิ่งเฟอร์เรตตีนดำ โดยใช้เซลล์ที่เก็บรักษาไว้เป็นเวลานานจากตัวที่ตายแล้ว นี่คือครั้งแรกที่ทำโคลนนิ่งสำเร็จกับสัตว์ใกล้สูญพันธุ์ในสหรัฐฯ ความก้าวหน้าครั้งนี้ถือเป็นก้าวสำคัญของการอนุรักษ์เฟอร์เรตตีนดำ ซึ่งเป็นสัตว์ป่าพื้นเมืองชนิดเดียวในอเมริกาเหนือ สายพันธุ์นี้เคยถูกสำรวจพบในพื้นที่กว้างใหญ่ของอเมริกาตะวันตก แต่ในทศวรรษ 1970 พวกมันมีจำนวนลดน้อยลง เมื่อเกษตรกรและเจ้าของฟาร์มกำจัดอาหารหลักของพวกมันคือ แพรี ดอก พวกเขาคิดว่ามันสูญพันธุ์ไปแล้ว จนกระทั่งในปี 1981 สุนัขในฟาร์มปศุสัตว์นำนักวิทยาศาสตร์ไปยังครอบครัวของเฟร์เรต 18 ตัวในไวโอมิง เฟอร์เรตที่รอดชีวิตเหล่านั้นกลายมาเป็นพ่อแม่พันธุ์ในโครงการผสมพันธุ์ในกรงเลี้ยง ซึ่งบริหารจัดการโดยหน่วยบริการสัตว์ป่าและการประมงสหรัฐฯ ในรัฐโคโลราโด สัตว์ใกล้สูญพันธุ์เหล่านี้ถูกกระจายไปยังพื้นเพาะเลี้ยงในทุ่งหญ้า 8 แห่งทั่วรัฐ แต่มีเฟอร์เรตจากเจ็ดสถานที่เพาะเลี้ยง ที่ผสมพันธุ์กัน และประชากรที่มีชีวิตอยู่เป็นเครือญาติใกล้ชิดกันทั้งหมด ปัจจุบัน มีเฟอร์เรตตีนดำในธรรมชาติประมาณ 400 – 500 ตัว พีต ก็อบเบอร์ ผู้ประสานงานโครงการฟื้นฟูประชากรเฟอร์เรตตีนดำ กล่าว การโคลนครั้งใหม่นี้เป็นการคัดลอกพันธุกรรมจากตัวเมียในธรรมชาติชื่อ วิลลา ซึ่งตายลงช่วงกลางทศวรรษ 1980 […]

หุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมโดยแม่เหล็ก

หุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมโดยแม่เหล็ก หุ่นยนต์ตัวนี้เกิดขึ้นจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แต่ที่พิเศษก็คือมันถูกควบคุมโดยแรงดึงดูดของแม่เหล็ก ทีมนักวิจัยฝังอนุภาคของแม่เหล็กเอาไว้ในยางซิลิโคนของหุ่นยนต์ และเมื่อกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กแล้ว หุ่นยนต์ก็จะเคลื่อนที่ ลองชมภาพการทดลองได้จากวิดีโอนี้ เทคโนโลยีดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่าจะนำมาพัฒนาเพื่อสร้างหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่ช่วยดูแลสุขภาพของมนุษย์ เช่นการนำยาไปยังจุดที่ต้องการรักษา หรือเก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อเพื่อการวินิจฉัย เป็นต้น   อ่านเพิ่มเติม มนุษย์จะเป็นอย่างไรในอนาคต?